[發明專利]數字電離層測高儀

無效

• 申請號: 201310750550.0
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103698758A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 方廣有;王順;張鋒;宮兆前;陳紫微
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G01S13/08
• 分類號: G01S13/08
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 韓聰

1.一種數字電離層測高儀，其進行電離層探測和數據接收處理，其特征在于，包括：

天線系統，其具備發射天線和接收天線，所述發射天線和所述接收天線中的每一個均采用兩個相互正交的Delta天線；

控制信號產生單元，其根據配置參數生成相應的控制時序；

發射組件，其與所述發射天線相連，該發射組件所包含的頻率合成單元在所述控制時序的控制下產生相位編碼調制信號，該相位編碼調制信號被放大后饋送到所述發射天線，并由所述發射天線向電離層發送；

接收組件，其與所述發射天線相連，所述接收組件對所述接收天線從電離層接收到的回波信號進行數字化和下變頻處理；和

脈沖壓縮處理及顯控終端，其對來自接收組件的信號進行脈沖壓縮處理及數據顯示，

所述接收組件包括數模轉換器和數字下變頻處理單元，

所述數模轉換器對來自接收天線的信號直接進行量化，

所述數字下變頻處理單元包括數字混頻器、積分抽取濾波器、補償濾波器和可編程濾波器，由所述數模轉換器量化后的信號和所述頻率合成單元所產生的正弦本地振蕩器信號、余弦本地振蕩器信號輸入到所述數字混頻器中，所述數字混頻器的輸出信號輸入到所述積分抽取濾波器中，所述積分抽取濾波器對混頻后的信號進行預定倍數的抽取和低通濾波處理，所述補償濾波器對所述積分抽取濾波器的輸出信號進行幅度補償，并由所述可編程濾波器進一步做抽取濾波處理。

2.根據權利要求1所述的數字電離層測高儀，其特征在于，

所述控制信號產生單元在數字電離層測高儀的1個脈沖重復周期內并行地執行以下操作：

a)4次碼型變換，其中選用的調制碼型為16位互補碼，包括A碼和B碼，其中A碼為1?1?-1?1?1?1?1?-1?-1?1?1?1?-1?1?-1?-1，B碼為-1?-11?-1?-1?-1?-1?1?-1?1?1?1?-1?1?-1?-1；

b)2次極化方式的轉化，所述極化分別對應左旋圓極化和右旋圓極化；

c)4次信號發射和4次數據采集過程，其中1次信號發射和數據采集過程對應1次碼型變換。

3.根據權利要求1所述的數字電離層測高儀，其特征在于，

所述頻率合成單元由FPGA來實現，并產生1MHz至26MHz的正弦本地振蕩器、余弦本地振蕩器信號，其頻率和初始相位根據控制參數進行實時調整。

4.根據權利要求3所述的數字電離層測高儀，其特征在于，

所述頻率合成單元產生的信號一路作為發射脈沖的載波信號，另一路送入所述接收組件作為所述數字下變頻處理單元的本地振蕩器信號。

5.根據權利要求1所述的數字電離層測高儀，其特征在于，

所述發射組件還包括編碼信號產生單元和相位調制器，該編碼信號產生單元產生16位的互補碼，在所述相位調制器中利用該互補碼對所述頻率合成單元產生的載波信號進行相位調制。

6.根據權利要求5所述的數字電離層測高儀，其特征在于，

所述互補碼的單個碼元的時間寬度Ts＝33.33μs，帶寬為30KHz，對應高度分辨率為5km，發射信號持續時間為16位碼元的時間寬度，即T＝533.33μs。

7.根據權利要求5或6所述的數字電離層測高儀，其特征在于，

所述發射組件還包括數模轉換器、低通濾波器、信號調理單元和雙通道發射機，

數模轉換器將由所述相位調制器調制后的載波信號轉化為模擬信號后送入所述低通濾波器進行濾波，所述低通濾波器的輸出信號經過所述信號調理單元放大后再由所述雙通道發射機放大并輸出，

所述雙通道發射機包括兩級放大器，其中前級為驅動放大器，第二級為功率放大器。

8.根據權利要求1所述的數字電離層測高儀，其特征在于，

所述接收組件包括可調增益放大電路，該可調增益放大電路包括低噪聲放大器和可調增益放大器，該可調增益放大器的增益調整范圍為-12dB至32dB。

9.根據權利要求1所述的數字電離層測高儀，其特征在于，

所述脈沖壓縮處理及顯控終端采用由相干積分實現的數字脈沖壓縮處理方法，

所述脈沖壓縮處理及顯控終端的輸入包括復包絡輸入信號和復制的參考波形。

10.根據權利要求1所述的數字電離層測高儀，其特征在于，

所述發射天線和所述接收天線均采用平行雙線結構，并且所述發射天線和所述接收天線以預定的高度和張角布置。